DE1063986B

DE1063986B - Process for the complete demineralization of water by ion exchange with reuse of the exchanger after regeneration and washing

Info

Publication number: DE1063986B
Application number: DEM26204A
Authority: DE
Inventors: Engelbert Hoeke
Original assignee: MASCHINENBAU-AKTIENGESELLSCHAFT BALCKE; Balcke AG
Current assignee: MASCHINENBAU-AKTIENGESELLSCHAFT BALCKE; Balcke AG
Priority date: 1955-02-23
Filing date: 1955-02-23
Publication date: 1959-08-20

Description

Verfahren zur Vollentsalzung von Wasser durch Ionenaustausch unter Wiederverwendung der Austauscher nach Regenerierung und Waschung Die Waschwasserverluste bei der Vollentsalzung von Wasser durch Ionenaustausch sind erheblich und beeinflussen daher stark die Wirtschaftlichkeit derartiger Verfahren.Process for the complete demineralization of water by ion exchange under Reuse of the exchangers after regeneration and washing. The washing water losses in the complete desalination of water through ion exchange are significant and have an influence hence the economic viability of such processes.

Man hat bereits den Wirkungsgrad von solchen aus Wasserstoffionenaustauscher und Hydroxylionenaustauscher, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Rieselers zwischen diesen Austauschern, bestehenden Vollentsalzungsanlagen in der Weise verbessert, daß der Gegenioneneffekt und damit auch der Filterschlupf und der Restsalzgehalt im Reinwasser durch Zusatz eines Teiles des bereits vollentsalzten Wassers zum Rohwasser vor dem Kationenaustauscher verringert werden. One already has the efficiency of those made from hydrogen ion exchangers and hydroxyl ion exchanger, optionally with the interposition of a trickle between these exchangers, existing demineralisation plants are improved in such a way that that the counter-ion effect and thus also the filter slip and the residual salt content in pure water by adding part of the already fully demineralized water to the raw water be reduced before the cation exchanger.

Es ist auch bereits bekannt, den Wirkungsgrad der Vollentsalzung mittels Ionenaustausch dadurch zu steigern, daß man die verhältnismäßig großen Waschwassermengen, die beim Auswaschen der regenerierten Hydroxylionenaustauscher abfließen, an Stelle von oder zugleich mit dem Rohwasser den Kationenaustauschern zuleitet, sobald ihr Salzgehalt den des Rohwassers erreicht oder unterschritten hat. It is also already known the efficiency of demineralization to increase by means of ion exchange by using the relatively large amounts of washing water, which flow off when the regenerated hydroxyl ion exchanger is washed out, in place from or at the same time with the raw water to the cation exchangers as soon as you Salinity has reached or fallen below that of the raw water.

Erfindungsgemäß wird nun der Waschwasserbedarf bei der Vollentsalzung von Wasser durch Ionenaustausch auf einfache Weise verringert. According to the invention, the washing water requirement for full desalination is now of water is easily reduced by ion exchange.

Das vorliegende Verfahren bezieht sich auf die bekannteArbeitsweise, bei welcher dem Hydroxylionenaustauscher ein Restspalter nachgeschaltet ist, um die in seinem Ablauf befindlichen Laugespuren zu entfernen. The present method refers to the known working method, in which the hydroxyl ion exchanger is followed by a residual splitter to remove the traces of caustic in its drain.

Diese als pH-Ausgleichsfilter dienenden Restspalter bestehen z. B. aus einem Kationenaustauschfilter, das sowohl Alkali- als auch Wasserstoffionen abzugeben vermag. Sie ersetzen je nach Umständen mit dem entsalzten Wasser durchgeschlüpfte Alkaliionen durch Wasserstoffionen oder Wasserstoffionen durch Alkaliionen. This residual splitter, which serves as a pH compensation filter, is made up of, for. B. from a cation exchange filter that holds both alkali and hydrogen ions able to deliver. Depending on the circumstances, they replace what has slipped through with the desalinated water Alkali ions by hydrogen ions or hydrogen ions by alkali ions.

In einer solchen aus Wasserstoffionenaustauscher, Rieseler, Hydroxylionenaustauscher und Restspalter bestehenden Anlage ist die Belastung des Restspalters nur gering, da das Wasser aus dem Hydroxylionenaustauscher nur noch etwa l/zoo der im Rohwasser vorhandenen Salze enthält. In one made up of hydrogen ion exchanger, trickling agent, and hydroxyl ion exchanger and residual splitter existing system, the load on the residual splitter is only low, because the water from the hydroxyl ion exchanger is only about 1 / zoo that in the raw water contains existing salts.

Entsprechend diesem geringen Salzangebot könnte theoretisch der Restspalter auch 100mal länger laufen als die übrige Anlage. Es ist aber bisher in der Praxis lediglich üblich, den Restspalter schon nach höchstens zehn Laufzeiten zu regenerieren. Der Restspalter wird also nie seiner Kapazität entsprechend voll ausgenutzt. Theoretically, the residual splitter could correspond to this low salt supply run 100 times longer than the rest of the system. But so far it is in practice it is only common to regenerate the residual splitter after a maximum of ten running times. The residual splitter is therefore never fully utilized in accordance with its capacity.

Diese bisher zu etwa 900/0 brachliegende Kapazität des Restspalters wird erfindungsgemäß durch folgende Maßnahmen zur Rückgewinnung von Waschwasser ausgenutzt, ohne daß deshalb der Restspalter für eine größere Leistung ausgelegt werden muß. This previously about 900/0 unused capacity of the residual splitter is according to the invention by the following measures for the recovery of washing water exploited without the residual splitter being designed for greater performance must become.

Der Hydroxylionenaustauscher wird unter Rückführung des aus ihm abfließenden laugehaltigen Waschwassers über den Restspalter zum Rieseler gewaschen. Auf diese Weise gewinnt man etwa 600/o des Waschwassers zurück; denn der Salzgehalt des so gewonnenen Waschwassers liegt weit unter dem Salzgehalt des Rohwassers. Durch diese Maßnahme wird auch der Hydroxylionenaustauscher weniger belastet, der Waschvorgang verkürzt und, da der Wasserstoffionenaustauscher nur etwa 40°/o des vorher benötigten Waschwassers erzeugen muß, die Kapazität dieses Austauschers gesteigert. The hydroxyl ion exchanger is recycled with the drainage from it wash water containing lye via the residual splitter to the Rieseler. To this In this way, about 600 per cent of the washing water is recovered; because the salinity of the so The wash water obtained is far below the salinity of the raw water. Through this Measure, the hydroxyl ion exchanger is also less stressed, the washing process shortened and, since the hydrogen ion exchanger only needed about 40% of that previously Must produce wash water, the capacity of this exchanger is increased.

Erfindungsgemäß kann somit jede alte Anlage mit Restspalter und Rieseler lediglich durch Anbringung einer Rückleitung vom Restspalter zum Rieseler etwa 60'0/0 Waschwasser einsparen. Dadurch wird außerdem die Waschzeit erheblich verkürzt, und der schließlich erreichte Restsalzgehalt des behandelten Wassers liegt niedriger. According to the invention, any old system with a residual splitter and a trickle only by attaching a return line from the residual splitter to the Rieseler approx. 60'0 / 0 Save washing water. This also significantly shortens the washing time, and the residual salt content of the treated water finally reached is lower.

Die Regenerationen werden im gleichen Zyklus und mit gleichen bzw. sogar verringerten Chemikalienmengen vorgenommen; denn entsprechend der um 60°/o geringeren Beanspruchung zur Erzeugung von Waschwasser steigt die Leistung der Anlage. The regenerations are carried out in the same cycle and with the same resp. even made reduced amounts of chemicals; because corresponding to the 60% The performance of the system increases with less stress for the generation of washing water.

Ausführungsbeispiel Ein Wasser mit einem Kationengehalt äquivalent 150 dH und einem Anionengehalt von ebenfalls 150 dH wird mit Hilfe von Ionenaustauschern vom Styrolharztyp entsalzt. Die Leistung der Anlage betrage 40 t/h bzw. 400 t/Regeneration. Der Bedarf an Wasserstoffionenaustauschermaterial mit einer nutzbaren Volumenkapazität (nVK) von 36 g CaO/1 Masse beträgt 16601. An Hydroxylionenaustauschermaterial mit einer nVK von 18g Ca 0/1 Masse werden 33301 benötigt. Exemplary embodiment A water with a cation content equivalent 150 dH and an anion content of also 150 dH is achieved with the help of ion exchangers desalted of the styrene resin type. The output of the system is 40 t / h or 400 t / regeneration. The need for hydrogen ion exchange material with a usable volume capacity (nVK) of 36 g CaO / 1 mass is 16601. Of hydroxyl ion exchange material with an nVK of 18g Ca 0/1 mass, 33301 are required.

Der Waschwasserverbrauch des Hvdroxvlionenaustauschers beträgt etwa das Zehnfache der Austauscherfüllung, also etwa 33 m3/Regeneration. Diese Waschwassermengen, welche ohne Rückführung des Waschwassers über Restspalter und Rieseler voll von dem Wasserstoffionenaustauscher aufbereitet werden müssen, würden zusätzlich 137 1 Wasserstoffionenaustauschermasse benötigen. The washing water consumption of the hydroxyl ion exchanger is approx ten times the exchanger filling, i.e. about 33 m3 / regeneration. These amounts of washing water, which without recirculation of the washing water via residual splitter and Rieseler full of the hydrogen ion exchanger would have to be processed, 137 1 need hydrogen ion exchange mass.

Führt man dagegen erfindungsgemäß das Waschwasser für den Hydroxylionenaustauscher über Restspalter und Rieseler zurück, so sind darüber hinaus nur 40o Waschwasser aufzubereiten; der benötigte Zuschlag beträgt nur 55 1 Wasserstoffionenaustauschermasse. If, on the other hand, the washing water for the hydroxyl ion exchanger is carried according to the invention back via residual splitter and Rieseler, there is also only 40o washing water to recycle; the required surcharge is only 55 liters of hydrogen ion exchange mass.

Praktisch wird der Hydroxylionenaustauscher nach der Regeneration zunächst mit dem aus dem vorgeschalteten Wasserstoffionenaustauscher gewonnenen Wasser gewaschen, bis der Salzgehalt des ablaufenden Waschwassers so weit abgesunken ist, daß sein m-Wert etwa 1 mval/l bzw. seine Leitfähigkeit etwa 150 IlS beträgt. Dann beginnt die Rückführung des Waschwassers. The hydroxyl ion exchanger becomes practical after regeneration initially with the hydrogen ion exchanger obtained from the upstream hydrogen ion exchanger Washed water until the salt content of the draining wash water has fallen that far is that its m-value is about 1 meq / l or its conductivity is about 150 IlS. Then the return of the washing water begins.

Das Ende der Waschung ist erreicht, wenn die Leitfähigkeit hinter dem Hydroxylionenaustauscher unter 5 pS abgesunken ist. Mit Beginn der Waschwasserrückführung kann die Waschgeschwindigkeit verdoppelt werden. The end of the wash is reached when the conductivity is behind the hydroxyl ion exchanger has dropped below 5 pS. With the start of the washing water return the washing speed can be doubled.

Bei erheblichen Mengen zurückgewonnenen Waschwassers erzielt man also erfindungsgemäß größere Kapazitäten des Wasserstoff- und Hydroxylionenaustauschers bei kleinerer Ausführung der Vorratsbehälter für Waschwasser, da der zusätzliche Waschwasserbedarf geringer ist als früher. Significant amounts of wash water recovered are achieved thus, according to the invention, greater capacities of the hydrogen and hydroxyl ion exchangers in the case of a smaller design, the storage tank for washing water, as the additional Washing water requirement is lower than before.

PATENTANS 1' RUCH: Verfahren zur Vollentsalzung von Wasser, bei welchem das zu entsalzende Wasser hintereinander durch einen Wasserstoffionenaustauscher, einen Rieseler, einen Hydroxylionenaustauscher und einen Restspalter geleitet wird und bei welchem die Austauscher nach ihrer Erschöpfung und Regenerierung mittels Säuren bzw. Alkalien mit Wasser, und zwar der Hydroxylionenaustauscher mit im Wasserstoffionenaustauscher vorbehandeltem Wasser, gewaschen und dann wiederbenutzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydroxylionenaustauscher unter Rückführung des aus ihm abfließenden Waschwassers über den Restspalter zum Rieseler gewaschen wird. PATENTANS 1 'RUCH: Process for the complete desalination of water, in which the water to be desalinated one after the other through a hydrogen ion exchanger, a trickle, a hydroxyl ion exchanger and a residual splitter is passed and in which the exchanger after their exhaustion and regeneration means Acids or alkalis with water, namely the hydroxyl ion exchanger with the hydrogen ion exchanger pretreated water, washed and then reused, characterized in that that the hydroxyl ion exchanger with recycling of the wash water flowing out of it is washed over the residual splitter to the Rieseler.

Claims

Considered publications: German Patent Specifications No. 757 547, 919 460; U.S. Patent No. 2,264,402; Austrian Chemist Newspaper, 52 (1951), pp. 152 to 156.